PaleZbrojenie 5 · zbrojenia dla pali o przekroju okrągłym wynosi 50 mm natomiast dla pali o...

PaleZbrojenie 5.0

Instrukcja użytkowania

© Jakub Roch Kowalski Strona 2 z 11

PaleZbrojenie 5.0 Instrukcja użytkowania programu

ZAWARTOŚĆ INSTRUKCJI UŻYTKOWANIA:

1. WPROWADZENIE ………………………………………………………………………………………………………… 3

2. TERMINOLOGIA ………………………………………………………………………………………………………… 3

3. PRZEZNACZENIE PROGRAMU ……………………………………………………………………………………… 3

4. WPROWADZENIE DANYCH – ZAKŁADKA DANE ……………………………………………………………… 4

5. ZASADY WYMIAROWANIA PRZEKROJU PALA ………………………………………………………………… 8

5.1. WYMIAROWANIE ZBROJENIA GŁÓWNEGO …………………………………………………………… 8

5.2. WYMIAROWANIE STRZEMION (SPIRALI) ……………………………………………………………… 8

6. WYNIKI OBLICZEŃ – ZAKŁADKA WYNIKI ……………………………………………………………………… 9

7. PREZENTACJA WYNIKÓW OBLICZEŃ …………………………………………………………………………… 9

8. WYDRUK WYNIKÓW OBLICZEŃ …………………………………………………………………………………… 11



1. WPROWADZENIE

Program forGeo PaleZbrojenie wersja 5.0 służy do obliczania nośności konstrukcyjnej trzonu

żelbetowych pali fundamentowych zgodnie z Eurokodem 2.

2. TERMINOLOGIA

W dalszej części opisu przyjęto następujące skróty:

program – forGeo PaleZbrojenie wersja 5.0

Eurokod 2 – PN-EN 1992-1-1:2008/NA:2010 Eurokod 2 – Projektowanie konstrukcji

z betonu. Cześć 1-1: Reguły ogólne i reguły dla budynków.

3. PRZEZNACZENIE PROGRAMU

Program służy do obliczania nośności konstrukcyjnej trzonu żelbetowych pali fundamentowych

o przekroju okrągłym i kwadratowym pod działaniem momentu zginającego, siły osiowej (ściskającej

lub wyciągającej) i siły poprzecznej (ścinającej) występujących w przekroju pala. Obliczenia

przeprowadzane są zgodnie z Eurokodem 2. Program wykonuje obliczenia zbrojenia głównego pala,

strzemion (spirali pala) oraz betonowego trzonu pala.

Zbrojenie główne pala wyznaczane jest wariantowo. Obliczenia przeprowadzane są jednocześnie dla

różnych średnic prętów zbrojeniowych (12, 16, 20, 25, 32mm). Program automatycznie

wyznacza wymaganą liczbę zbrojenia głównego dla różnych średnic prętów zbrojeniowych. Możliwe

jest uwzględnienie w obliczeniach wyłącznie parzystej, a także nieparzystej liczby prętów zbrojenia.

Dla każdego wariantu zbrojenia prezentowana jest krzywa nośności konstrukcyjnej trzonu pala.

Dodatkowo wyznaczane są wartości granicznego momentu zginającego oraz granicznych sił osiowych.

Podgląd graficzny nośności konstrukcyjnej wraz z zaznaczonymi na wykresie wartościami granicznymi

umożliwia optymalny dobór wariantu zbrojenia do analizowanych sił przekrojowych.

Wymiarowanie zbrojenia poprzecznego pala obejmuje natomiast analizę rozstawu strzemion

(dopuszczalnego skoku spirali) w odniesieniu do wytrzymałości przekroju pala na ścinanie.

Obliczenia betonowego trzonu pala obejmują wyznaczenie strefy ściskanej i rozciąganej w przekroju

pala.

Dodatkowo program oblicza odkształcenia w stali i betonie dla zdefiniowanych sił występujących

w przekroju pala. Wyznaczane są odkształcenia zbrojenia w strefie rozciąganej oraz odkształcenia

betonu w strefie ściskanej.



4. WPROWADZENIE DANYCH – ZAKŁADKA DANE

Parametry pala

Tytuł obliczeń – tytuł charakteryzujący analizowany przekrój pala.

Kształt przekroju pala

Należy określić kształt przekroju poprzecznego pala. Możliwe jest wykonanie obliczeń dla pala

o przekroju okrągłym (pal formowany w gruncie), a także o przekroju kwadratowym

(pal prefabrykowany). W zależności od zdefiniowanego kształtu przekroju pala

przyporządkowywane są domyślne parametry geometryczne jak: otulina zbrojenia, średnica

strzemion, rozstaw strzemion oraz minimalny rozstaw prętów głównych.

Parametry materiałowe pala

Beton – należy określić klasę betonu trzonu pala. Domyślnie przyjmowana jest klasa betonu

C25/30 (B30). Wartość charakterystyczna betonu na ściskanie fck określana jest automatycznie

na podstawie wybranej klasy betonu.



Stal – należy określić klasę stali zbrojeniowej. Domyślnie przyjmowana jest klasa stali S500.

Wartość charakterystyczna granicy plastyczności stali fyk określana jest automatycznie na

podstawie wybranej klasy stali.

Współczynniki materiałowe – przycisk umożliwia wyświetlenie współczynników materiałowych

dla betonu i stali zbrojeniowej pala.

Parametry geometryczne pala

Średnica pala / szerokość boku pala – dla pali o przekroju okrągłym należy określić średnicę

pala natomiast dla pali o przekroju kwadratowym należy określić szerokość boku pala.

Otulina zbrojenia – należy określić otulinę zbrojenia pala. Wartość otuliny definiowana jest od

krawędzi zewnętrznej pala do krawędzi zewnętrznej strzemion (spirali). Domyślna wartość otuliny

zbrojenia dla pali o przekroju okrągłym wynosi 50 mm natomiast dla pali o przekroju

kwadratowym 40 mm.

Średnica strzemion (spirali) – należy określić średnicę strzemion (spirali). Domyślna wartość

średnicy strzemion dla pali o przekroju okrągłym wynosi 8 mm natomiast dla pali o przekroju

kwadratowym 6 mm.

Rozstaw strzemion (skok spirali) – należy określić rozstaw strzemion (skok spirali).

Domyślna wartość rozstawu strzemion dla pali o przekroju okrągłym wynosi 150 mm natomiast

dla pali o przekroju kwadratowym 200 mm.



Minimalny rozstaw prętów głównych (prześwit pomiędzy prętami) / Rozstaw prętów

głównych w narożach (prześwit pomiędzy prętami) – Dla pali o przekroju okrągłym należy

określić minimalny dopuszczalny rozstaw pomiędzy prętami zbrojenia głównego. W palu o

przekroju okrągłym pręty zbrojenia głównego rozmieszczone są równomiernie po obwodzie pala –

tj. w jednakowym rozstawie osiowym, którego domyślna wartość minimalna wynosi 30 mm.

Z kolei dla pali o przekroju kwadratowym należy określić minimalny rozstaw prętów głównych

w narożach. W palu o przekroju kwadratowym pręty główne grupowane są w narożach pala –

domyślna wartość minimalna rozstawu prętów głównych wynosi 25 mm.

Obliczenia zbrojenia pala

Maksymalne siły przekrojowe w palu

Moment zginający – należy określić maksymalny moment zginający w palu.

Siła poprzeczna (ścinanie) – należy określić maksymalną siłę poprzeczną występującą w palu

(siłę ścinającą w przekroju pala).

Siła osiowa (+ ściskanie / – rozciąganie) – należy określić maksymalną siłę osiową

występującą w palu. Wartość dodatnia (definiowana bez znaku plus) oznacza siłę ściskającą w

przekroju pala – tj. pal wciskany. Z kolei wartość ujemna (definiowana ze znakiem minus)

oznacza siłę rozciągającą w przekroju pala – tj. pal wyciągany.

Zakres obliczeń zbrojenia



Możliwe jest przeprowadzenie obliczeń pełnych – obejmujących szczegółowe parametry zbrojenia

lub obliczeń podstawowych. Porównanie zakresu obliczeń pełnych i podstawowych przestawiono

poniżej.

Zakres obliczeń zbrojenia pala Obliczenia

pełne

Obliczenia

podstawowe

Wykres nośności konstrukcyjnej trzonu pala z graniczną

wartością momentu zginającego i siły osiowej:

Mult,max – graniczny moment zginający odpowiadający

obliczeniowej sile osiowej

Nult,nim , Nult,max – graniczne siły osiowe odpowiadające

obliczeniowemu momentowi zginającemu

Wyniki szczegółowe dla zbrojenia pala:

Fs1 – wypadkowa naprężeń w zbrojeniu rozciąganym

Fs2 – wypadkowa naprężeń w zbrojeniu ściskanym

zs1 – odległość wypadkowej naprężeń Fs1 od osi pala

zs2 – odległość wypadkowej naprężeń Fs2 od osi pala

s1 – odkształcenia zbrojenia w strefie rozciąganej

Wyniki szczegółowe dla betonu pala:

xlim – wysokość strefy ściskanej przekroju

Fc1 – wypadkowa naprężeń ściskających w betonie

zc1 – odległość wypadkowej naprężeń Fc od osi pala

c1 – odkształcenia betonu w strefie ściskanej

Sposób wyznaczania przekroju zbrojenia

Wyznacz automatycznie liczbę prętów – liczba prętów wyznaczana jest przez program

automatycznie. Wyniki obliczeń zbrojenia prezentowane są wariantowo dla różnych średnic

prętów zbrojeniowych. Należy określić, czy obliczenia obejmują wyłącznie parzystą liczbę prętów

zbrojeniowych, czy dopuszcza się także nieparzystą liczbę prętów.

Definiuj liczbę prętów – przekrój zbrojenia pala definiowany jest przez Użytkownika. Należy

określić liczbę oraz średnicę prętów zbrojenia pala. W przypadku, gdy zdefiniowane zbrojenie nie

spełnia warunku nośności konstrukcyjnej program automatycznie określa minimalną wymaganą

liczbę prętów zbrojenia.



5. ZASADY WYMIAROWANIA PRZEKROJU PALA

5.1. WYMIAROWANIE ZBROJENIA GŁÓWNEGO

Do wymiarowania zbrojenia i sprawdzenia nośności konstrukcyjnej trzonu pala w stanie granicznym

zastosowano model odkształceniowy – tj. z uwzględnieniem nieliniowych związków pomiędzy

odkształceniami a naprężeniami w strefie ściskanej. W modelu tym obowiązują następujące założenia:

1. Prawo płaskich przekrojów zgodnie z zasadą Bernoulliego oznaczającą, że odkształcenia

włókien przekroju w obciążonym elemencie są proporcjonalne do ich odległości od osi

obojętnej.

2. Równość odkształceń stali zbrojeniowej i odkształceń otaczającego betonu na styku obu

materiałów.

3. Brak wytrzymałości betonu na rozciąganie, z uwagi na zarysowanie przekroju.

4. Obliczeniowy związek między odkształceniami a naprężeniami w betonie ściskanym,

pozwalający określić rozkłady naprężeń w strefie ściskanej betonu oraz ich wypadkową.

5. Obliczeniowy związek między odkształceniami a naprężeniami w stali zbrojeniowej.

Przekrój pala osiąga nośność graniczną, gdy wystąpi przynajmniej jeden z poniższych warunków:

Odkształcenia w zbrojeniu rozciąganym osiągną wartość graniczną s = –10,0 ‰

Odkształcenia w skrajnym włóknie ściskanym betonu osiągną wartość graniczną c = +3,5 ‰

Odkształcenia we włóknie betonu położonym w odległości 3/7h od krawędzi bardziej ściskanej

przekroju osiągną wartość c = +2,0 ‰

Program prezentuje krzywą nośności granicznej trzonu pala z oznaczeniem wartości obliczeniowych

występujących w przekroju oraz wartości granicznych momentu zginającego i siły osiowej.

5.2. WYMIAROWANIE STRZEMION (SPIRALI)

Wymiarowania strzemion (spirali) obejmuje analizę porównawczą siły poprzecznej w palu (siły

ścinającej) z siłami granicznymi. Analizowane są dwie wartości sił granicznych:

1. Siła graniczna ze względu na zbrojenie VRd,s – tj. siła, którą mogą przenieść na ścinanie

strzemiona ukośne (spirala) osiągając granicę plastyczności.

2. Siła graniczna ze względu na nośność ukośnych krzyżulców betonowych VRd,max – tj. siła

poprzeczna, którą może przenieść przekrój betonowy.

Kąt pomiędzy ściskanym krzyżulcem betonowym a osią podłużną pala (prostopadłą do siły

poprzecznej) wyznaczany jest w zależności od siły poprzecznej, przyjmując wartość z przedziału

26,6° ÷ 45,0°. Program dokonuje sprawdzenia, czy zdefiniowany przez Użytkownika rozstaw

strzemion (skok spirali) spełnia warunki wytrzymałościowe. W przypadku przekroczenia sił granicznych

VRd,s lub VRd,max rozstaw strzemion jest automatycznie dostosowywany dla spełniania warunków

wytrzymałościowych.



6. WYNIKI OBLICZEŃ – ZAKŁADKI WYNIKI

Zakładka „Wyniki” zawiera zestawienie tabelaryczne wyznaczonych wariantów zbrojenia pala wraz

z graficzną prezentacją przekroju poprzecznego pala.

Tabela wariantów zbrojenia pala:

Liczba prętów – wymagana minimalna liczba prętów zbrojenia głównego

Średnica [mm] – średnica prętów zbrojenia głównego

M ult,max [kNm] – graniczny moment zginający – tj. maksymalny dopuszczalny moment zginający

w przekroju pala; w tabeli graficznie przedstawiono stopień wykorzystania

przekroju jako stosunek momentu występującego w przekroju do momentu

granicznego

Waga [kg] – waga prętów zbrojenia głównego; w tabeli graficznie przedstawiono wagę zbrojenia

głównego pala w stosunku do najcięższego wyznaczonego wariantu zbrojenia

ɛ s1 [‰] – odkształcenia zbrojenia w strefie rozciąganej

ɛ c1 [‰] – odkształcenia betonu w strefie ściskanej

7. PREZENTACJA WYNIKÓW OBLICZEŃ

Szczegółowa prezentacja przeprowadzonych obliczeń wyświetlana jest po kliknięciu na przekrój pala.



Wykres nośności konstrukcyjnej trzonu pala wraz z wartościami granicznymi

Przekrój pala wraz z wynikami obliczeń zbrojenia głównego, strzemion i betonu



8. WYDRUK WYNIKÓW OBLICZEŃ

Program umożliwia wydruk części tekstowej oraz części graficznej wykonanych obliczeń. Cześć

tekstowa obejmuje wydruk wyników wymiarowania przekroju pala natomiast część graficzna wykres

nośności konstrukcyjnej trzonu pala.

Autor programu grudzień 2018

Jakub Roch Kowalski

mailto:[email protected]

PaleZbrojenie 5 · zbrojenia dla pali o przekroju okrągłym wynosi 50 mm natomiast dla pali o...

Documents

Transcript of PaleZbrojenie 5 · zbrojenia dla pali o przekroju okrągłym wynosi 50 mm natomiast dla pali o...